革命性新型潜艇机器人首次海上试验

2021-08-31 14:02:26

6月下旬,来自MBARI的研究人员和来自伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的工程师测试了一种新型水下机器人,旨在开辟一个新的研究领域,即中间海洋,也被称为海洋的黄昏地带。起源于WHOI的Mesobot公司在过去两年里获得了来自MBARI、斯坦福大学和得克萨斯州里奥格兰德谷大学的科学家和工程师的重要投资。Mesobot是专门为跟踪和研究游泳和漂流动物而设计的,距离地面1000米(3300英尺),一次最多24小时。

Mesobot将扩大和扩展MBARI和其他机构以前的中间水工作。几十年来,由布鲁斯罗宾逊和史蒂夫哈多克领导的MBARI研究人员一直使用遥控潜水器来研究这种中型动物。这些生物虽然稀少,但有助于支持金枪鱼和旗鱼等主要渔业,为鲨鱼和鲸鱼等其他大型动物提供食物,并通过将碳从地表转移到深水来帮助调节地球气候。

该项目由国家科学基金会、WHOI、MBARI和TED的大胆项目资助。

多机构团队设计的Mesobot对深海动物的破坏力比大多数ROV都要小,配备了微光4K相机,中频对动物的红光不太明显,还有大型慢速螺旋桨。尽量减少水中的干扰。先进的计算机软件还允许车辆在日常垂直运动中一次跟踪水下动物或物体长达24小时。

这张照片显示了在MBARI试验舱中,中型机器人追踪模拟海洋动物(绳子上的白色物体)。图片来源:WHOI/埃里克奥尔森

Mesobot是水下机器人(ROV)和自动水下机器人(AUV)的混合,前者使用连接到水面船只的系绳来提供动力和控制,后者可以在地面编程并在水下操作,无需人工干预。

在每次潜水开始时,操作员像遥控潜水器一样使用细纤维系绳从水面控制中型机器人。研究人员随后松开系绳,将其滚回船上,同时机器人继续作为水下机器人运行。

MBARI的工作人员参与了该项目的几个方面。总工程师Kakani Katija、高级科学家Bruce Robison和机械工程师Brett Hobson参与了车辆的概念设计。该车的主计算机系统基于为MBARI远程水下机器人开发的设计。该动物跟踪系统是由软件工程师迈克瑞西、卡蒂亚和MBARI艾迪特以及斯坦福大学教授史蒂夫洛克根据在几个MBARI水下机器人上测试的系统设计的。

在最近的实地计划中,该团队的工程师组装了Mesobot,并在MBARI巨大的室内盐水测试罐中进行了测试。在确认车辆正常运行后,他们将它带到了MBARI研究船雷切尔卡森的海域,并在蒙特利湾进行了为期三天的公开水域试验。

从MBARI的研究船雷切尔卡森的甲板上启动中型机器人。图片来源:WHOI/埃里克奥尔森

在实地测试中,Mesobot进行了五次潜水,每次都在水面下几百米。这些测试有助于设计人员在真实条件下测试车辆系统,并改进他们从滚装船侧面发射车辆的方法。管理细系绳提出了一个具体但预期的挑战。Mesobot设计师兼总工程师Dana Yoerger表示:“雷切尔卡森号上的科学仪器套件以及专业的船舶操作和甲板工作对我们的成功至关重要。”

为了帮助密切关注车辆及其系绳,该团队使用了MBARI的“智能丛”,这是一组连接到系绳的传感器和摄像头。这为飞行员和科学家提供了成本视角,并使水下作业更加安全有效。

最后,研究人员希望使用Mesobot对单个动物或动物群体进行为期一天的研究,因为它们参与了“昼夜垂直迁徙”——地球上最大的动物迁徙。许多海洋动物(包括娇嫩柔软的果冻)在黄昏时向海面移动数百米,然后在黎明时下降回到深处。对这一现象知之甚少。研究人员希望,Mesobot可以在迁徙过程中跟踪单个动物,以了解它们如何以及为什么要经历这一艰难的日常旅程。

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